0: На прошлом уроке мы познакомились с 1 из разновидностей процесса парообразования, с процессом парообразования, происходящего с поверхности жидкости. Такой процесс называется испарением. И мы узнали, что
1: Скорость испарения зависит от ряда факторов во первых, скорость испарения тем больше, чем больше температура жидкости, во вторых, скорость испарения тем больше, чем больше площадь свободной поверхности жидкости. В третьих, ско.
2: Испарения увеличивается. Если над поверхностью жидкости продувать воздух. То есть, если над поверхностью жидкости дует ветер. И в четвёртых, мы выяснили, что разные жидкости испаряются с разной скоростью. Все эти утверждения были проверены на
3: Опыте, и оказалось, что так оно и есть. Но те демонстрации, которые вы видели на прошлом уроке, это просто демонстрации, они не носят никакого количественного характера. Сегодня же мы глубже изучим
4: Процесс испарения воды и посмотрим, с какой же скоростью происходит испарение в тех или иных условиях. Более того, мы с вами выясним, рассчитаем на основании экспериментальных данных.
5: Сколько молекул воды ежесекундно испаряется с 1 квадратного сантиметра поверхности. Итак, тема урока это ответ на вот такой вопрос.
6: Тема сколько?
7: Молекул воды.
8: Сколько молекул воды ежесекундно.
9: Испаряется.
10: С 1 квадратного сантиметра её поверхности.
11: Сколько молекул воды ежесекундно испаряется с 1 квадратного сантиметра её поверхности для изучения испарения воды мы
12: Будем наливать её вот в такие пластиковые тарелочки. Причём, обратите внимание, у меня их 3. Дело в том, что мы будем проводить изучение испарения в разных условиях. В 1 случае вода просто будет стоять на столе.
13: Во 2 случае над ней будет продуваться ветер, и в 3 случае мы будем нагревать эту воду с помощью лампы. Ветер мы будем создавать с помощью уже знакомого вам вентилятора. Лампа тоже использовалась на прошлом.
14: Уроке. Для того, чтобы определить количество молекул, нам нужно будет взвесить жидкость до того, как она начала испаряться. И после того, как прошёл процесс испарения. Кроме того, нужно будет измерить время в течение
15: Которого мы давали возможность жидкости испариться. Для того, чтобы определять массу жидкости. Мы воспользуемся электронными весами для измерения времени. У нас есть электронный секундомер на каждой Таре.
16: Ёлочке мы напишем её номер.
17: Вот сейчас, чтобы вы могли крупно видеть, что я делаю, подключим камеру крупных планов на 1 тарелке, пишем 1.
18: Эта тарелка будет находиться в обычных условиях на 2 тарелочке пишем 2. Эту тарелку мы будем подогревать с помощью лампы. На 3 тарелке пишем 3.
19: Начинаем с 1 тарелки. Нам нужно взвесить эту тарелку и
20: Засечь время, взвешиваем электронными весами, включаем эти весы.
21: Я поставлю на весы вот этот стаканчик, он нужен для того, чтобы мы видели шкалу весов и я устанавливаю весы на 0 после того, как стаканчик
22: Поставлен. Ну а сюда мы нальём некоторое количество воды. Давайте покажу крупнее.
23: Наливаем воду так, чтобы вода полностью покрыла Дно тарелки.
24: Вот так и ставим тарелочку на весы. Весы сейчас показывают 0, ставим тарелку.
25: И записываем массу воды, которая находится в тарелке в тарелке 63,90 Грамма воды одновременно. Запускаем секунд.
26: Domer одновременно включаем отсчёт времени и записываем масса 63, 90, 63, 90 массу измеряем в граммах.
27: Условия обычные, здесь мы пишем обычные.
28: Откладываем тарелку, пусть себе испаряется.
29: Включаем лампу, пусть она прогревается, и ставим на весы 2 тарелку, наливаем в неё воду.
30: Так, чтобы она покрыла Дно. Вот так и размещаем на весах.
31: Смотрим покрупнее, ставим стаканчик, включаем весы, ждём, пока они станут на 0, и производим измерение массы.
32: Масса 2 порции воды.
33: 72,64 и тут же смотрим на часы.
34: Показания часов 1 целая 29, ну, 1 и 30, будем считать полторы минуты в секундах. Это 90 секунд. Итак, начальное время во 2 случае.
35: Нулевое 90 секунд, а в 1 случае было 0 секунд. Здесь у нас подогрев условия проведения опыта, подогрев и записываем массу.
36: 72, 64, 72, 64. Ну и давайте осуществим подогрев, ставим эту тарелочку на лампу. Пусть себе греется 3.
37: Порция будет обдуваться ветром, включаем вентилятор.
38: Напоминаю, это просто вентилятор подогрева здесь сейчас никакого нет. Он просто создаёт воздушный поток. Я его направляю вниз.
39: Набираем воду в тарелочку.
40: Показываем весы.
41: Как вы видите, они стоят на нуле.
42: Ставим тарелку на весы.
43: 75, 73, а 75, 73. А на часах 3 минуты. Ну, будем считать, пока я донесу вот 3 минуты, 20 секунд, 3 минуты, 20 секунд.
44: 75 73. Записываем 75, 73, 3 минуты. 20 секунд, 75.
45: И 73/100 Грамма 3 минуты 20 секунд это 180 секунд + 20 секунд. 200 секунд. Начинаем процесс.
46: Значит, начальное время 200 секунд, пока происходит процесс испарения, давайте построим теорию.
47: Полнение наших измерений. Итак, мы хотим найти, сколько молекул ежесекундно испаряется с 1 квадратного сантиметра её поверхности. То есть мы разделим число молекул испа.
48: Со всей площади свободной поверхности жидкости на величину этой площади, которую мы измерим, и на длительность процесса, и
49: Дельта т.
50: Эта величина в строгой науке носит особое название. Она называется плотность потока молекул, плотность потока молекул. Я не знаю, какой буквой её принято обозначать. Вот, например, есть такая величина, как плотность
51: Тока она определяет, обозначается буквой йод ну давайте я тоже использую эту букву буква йод, плотность потока молекул, то есть количество молекул, каждую секунду испаряющихся с 1 квадрат.
52: Сантиметра жидкости. В каких единицах измеряется эта величина?
53: Количество молекул это безразмерная величина, просто напишем молекул.
54: Площадь мы будем измерять в квадратных сантиметрах просто из соображений наглядности это не си, это удобная для практического применения единица сантиметр квадратный в секунду, то есть плотность потока молекул.
55: Измеряется в обратных квадратных сантиметрах, обратных секундах, в молекулах с квадратного сантиметра каждую секунду, как вы видите, для того, чтобы найти эту величину, нам
56: Первых, нужно научиться рассчитывать количество молекул, которое испарилось из жидкости, а во вторых, нужно знать площадь свободной поверхности. Начнём с более простого. Начнём.
57: Измерения площади у нас тарелка круглая.
58: Поэтому нам нужно измерить площадь круга.
59: Для этого надо измерить диаметр вот измеряем диаметр мы видим, что диаметр приблизительно 13 сантиметров, диаметр поверхности жидкости 13 сантиметров.
60: Диаметр д 13 сантиметров. Далее площадь круга вычисляется по формуле с равняется пи д.
61: Квадрат делить на 4. Давайте сразу рассчитаем эту площадь с равняется 3,14 13 в квадрате это будет 169 100.
62: 69 сантиметров квадратных делить на 4 вычислим, так эту воду поставим в сторонку.
63: Пусть себе испаряется. Спокойно вычисляем. 3 14.
64: Умножаем на 169.
65: И делим на 4, получается 132, ну приблизительно 133, там 132 и 66. Значит, округляем до 133 квадратных.
66: Сантиметров. Итак, с равняется 133 сантиметра квадратного. Есть, значит, эту величину мы с вами посчитали теперь, как же найти количество молекул для того,
67: Того, чтобы найти количество молекул, мы измерим массу испарившейся жидкости. Мы уже начали измерять её. Мы уже измерили начальную массу и измерим.
68: И разделим её на массу 1 молекулы. Число молекул н равняется масса жидкости, которая испарилась. Давайте мы её обозначим. Дельта м. Ведь это изменение массы воды в тарелок.
69: И разделим на массу 1 молекулы массу молекулы принято обозначать м нулевое дельтам мы измерим, а масса 1 молекулы воды те, кто знает, что такое 1 моль.
70: Те, кто знает, что такое число авагадро, смогут это сделать сами, но поскольку не все это пока что изучают, я приведу просто готовый результат масса молекулы воды 3 на 10 в - 20 3 Грамма м.
71: Нулевое равняется 3. Умножить на 10 в - 20 3 Грамма. Мы с вами договорились, что будем работать в граммах. Тогда давайте сделаем вот что. Воспо.
72: Пользуемся вот этой формулой. И у нас тогда получится йод. Плотность потока молекул, равняется дробная черта в числителе н вот в таком виде запишем дельта.
73: М делить на м нулевое, а здесь у нас будет стоять с дельта т.
74: По этой формуле мы с вами можем рассчитать количество молекул, ежесекундно покидающих 1 квадратный сантиметр поверхности воды. Для того, чтобы ей было удобно пользоваться, мы сделаем вот что измерять, то мы
75: Будем дельта м и дельта т. А вот эти величины у нас всегда одинаковые. Давайте подставим сюда численное значение и проведём вычисления.
76: Итак.
77: Делим йод, равняется дельта м. Разделить на массу молекулы воды. Я только что записал её 3 на 10 в - 20 шес.
78: Грамма на площадь, которую мы уже тоже рассчитали, 133 квадратных сантиметра здесь у нас грамм и 133 сантиметра квадратного, и ещё дельта.
79: Посчитаем вот это все.
80: Итак, мы единицу.
81: Разделим на 3, на 10, в - 20 шес 3 на 10 - 20 3 я в килограммах здесь написал 3 на 10 - 20 3 привычка к си на 3, на 10 минус.
82: 23 / 3, на 10 - 20 3. И ещё разделим на 133. Делить на 133 квадратных сантиметра равняется. Смотрите.
83: Сколько получилось?
84: Можно записать 2 и 5 на 10 в 20 степени.
85: Получилось, что йод равняется 2 и 5 на 10 в 20 степени каких единиц единица на грамм?
86: Квадратный сантиметр.
87: Единица на грамм. Квадратный сантиметр умножить на дельта м. Вот оно и разделить на
88: Дельта t это наша рабочая формула.
89: По ней мы будем проводить расчёты.
90: В этой формуле масса будет в граммах, граммы сократятся, время будет в секундах, и мы получим плотность потока испаряющихся молекул для разных условий. Вот.
91: Уже прошло 13 минут 11 секунд, можно уже кое-что измерить, возвращаем весы на прежнее место.
92: Ставим сюда.
93: Стаканчик там, внизу, внутри грузик для того чтобы стаканчик не опрокидывался, включаем весы, ждём, пока они установятся на 0 и ставим 1 та
94: Стрелочку?
95: Ту, которая находилась в обычных условиях, масса 63 49.
96: 63 49 а теперь надо посмотреть на часы, какое время прошло, прошло. Можно считать. 14 минут, 14 минут времени прошло.
97: 14 минут времени переводим в секунды, 14 умножаем на 60 получается 840 секунд 840 секунд.
98: Теперь давайте посмотрим, что тут у нас в этой, ух ты, она тёпленькая в этой 2 ванночке.
99: Убираем 1.
100: Ставим 2, проверяем, стоят ли весы на нуле.
101: Все в порядке, кладём тарелочку.
102: 68, 66. Записываем. 68, 66/100. Теперь надо посмотреть на часы.
103: 15 минут. Ну, будем считать. 15 минут. 20 секунд. 15 минут. 20 секунд. 15 минут умножаем на 60.
104: Получаем 900 секунд. И ещё 20, 920. Здесь у нас 920. Итак, была масса. В обычных условиях 63 90 стало.
105: 63 49. Испарилось какое-то количество. Если воду подогревать с помощью лампы, её уже можно выключить, то было 72, стало 68. Заметная разница. Осталось посмотреть, как обстоят дела с
106: Водой, которая была на сквознячке 3 кювета, 3 тарелочка.
107: Убрали 2.
108: Ставим на весы, проверяем, стоят ли весы на нуле.
109: Все в порядке, ставим тарелочку.
110: 74 38, 74 38. Время 16 минут 40 секунд, 16 минут, 40 секунд, 74 38, шест.
111: Надцать минут 40 секунд. Сейчас мы переведём это в секунды 16. Умножить на 60. Это будет 960 + 40. Круглое какое число получается? 1000 секунд вот здесь.
112: Здесь у нас 1000 секунд, а время, а масса 74, 38, 74, 38. Измерение заве.
113: Шились теперь.
114: Приступим к обработке этих результатов. Прежде всего, давайте найдём изменение массы. В каждом из этих 3 случаев. 1 случай.
115: Это уже не нужно.
116: Весы тоже не нужны.
117: Остался калькулятор главным нашим инструментом.
118: Итак, 63 90 - 63 49.
119: Вообще то можно, конечно, и устно посчитать 63 90 - 63 49 63 49 полу.
120: Получается 0,41.
121: Значит, у нас испарилась 0,41 Грамма 0,41 Грамма это в обычных условиях. Когда мы подогревали воду, то разница
122: Куда более заметно вычитаем.
123: 72, 64, 72, 64, - 70 че - 68 66, - 68 66 получается 3.
124: Целых 98/100 Грамма, 3,98 Грамма. Вы видите, что скорость испарения очень заметно увеличилась. И наконец, когда обдували ветром, я
125: Пишу здесь ветер то испарилось какое количество жидкости вычитаем 75 73, - 74 38.
126: 75 73 - 74 38 равно испарилась 1,35 Грамма жидкости, 1 c.
127: Целая 35/100 Грамма 1 и 35. Вы видите, что гораздо существеннее увеличение скорости испарения при нагревании, чем при обдувании теперь.
128: Какое время прошло, пока испарялась жидкость в обычных условиях от времени конечного отнимаем начальное 840.
129: Здесь от 920 отнимаем 90. Это все равно что от 930 - 100 830. И здесь от 1000 отнимаем 200.
130: 700 секунд, 800 секунд. Вы видите, что испарение протекало примерно одно и то же время. Теперь будем подставлять наши данные в вот.
131: Эту формулу.
132: 1 случай обычная вода без каких-то дополнительных условий, которые ускоряют, ускоряют испарение. 1 случай йод равняется 2.
133: 2 с половиной на 10 в 20 степени единица на грамм, сантиметр квадратный умножить на дельта m 0 41.
134: И разделить на дельта т 840.
135: Равняется. Берём калькулятор.
136: И считаем 2 с половиной на 10, 20, 2 точка 5 на 10. Вот эта кнопочка, не все знают о её существовании в 20. Теперь это надо умножить на 0 41. Умно.
137: Умножить на 0 41 и разделить на 840, разделить на 840 получается 1 и 22 на 10 в 17. Ну давайте.
138: Будем скромнее, не будем писать 3 значащих цифры, ограничимся 2 1 целая, 2/10 на 10, в 17 степени 1 и 2 на 10 в 17 степени. Каких единиц?
139: Молекул.
140: С квадратного сантиметра каждую секунду 1 и 2 на 10, в 17 пишем в таблицу 1 и 2 на 10, в 17 2 случай.
141: Йод равняется наш рабочий коэффициент 2 и 5 на 10 в 20.
142: Единица. Делить на грамм, на сантиметр квадратный. Видите, тут был у нас 0 41 Грамма, и он сократился с вот этим. А здесь 840 секунд. Эти секунды здесь появились и перешли в результат. Тут
143: Грамм на сантиметр квадратный. Теперь в числителе у нас сколько воды испарилось? 3 98/100 Грамма. За какое время? За 800?
144: 30 секунд 830 секунд равняется, граммы сократятся, секунды останутся вычисляем.
145: Итак, 2 и 5 на 10, в 20 * 3 целых запятая 98/100 и разделить на 800.
146: 30 получается приблизительно 1, целая, 2/10 только на 10 в 18 степени. Интересно, 1,2.
147: На 10 в 18 степени молекул делить на сантиметр квадратный в секунду. Смотрите Ровно в 10 раз подогрев Жидко.
148: Ускорил скорость испарения, увеличил скорость испарения, увеличил плотность потока молекул и 3 случай на ветру.
149: Йод равняется 2 и 5 на 10, в 20 единица на грамм, сантиметр квадратный умножить на масса у нас 1,35.
150: Грамма. Время 800 секунд. Граммы сократились, секунды остались. Вычисляем.
151: 2 и 5 на 10 20 * 1, 35, разделить на 800, равняется 4 и 2 на 10.
152: 17 равняется 4 и 2 на 10 в 17 молекул.
153: С каждого квадратного сантиметра в секунду перенесём эти данные в таблицу. Итак, здесь у нас 1,2 на 10 в 17 молекул с каждого квадратного сантиметра в секунду, а
154: Есть 4,2 на 10. Ой, тут 18, извините, 18.
155: Вот, а здесь 4,2 на 10. В 17 получается, что увеличение температуры в 10 раз увеличило скорость испарения, а
156: Do увеличил приблизительно в, ну почти в 4 раза, 3 с половиной раза, где-то 3 с половиной раза. Давайте попытаемся попытаемся представить себе
157: Масштаб этих чисел возьмём самое маленькое 1 и 2 на 10 в 17. Сколько же это молекул? Ну, для того, чтобы представить?
158: Себе это число. Давайте будем считать каждую молекулу через секунду. 1, 2, 3, 4 и посмотрим, сколько времени нам потребуется, чтобы досчитать.
159: До 1 и 2 на 10 в 17.
160: Берём вот это число 1 и 2 на 10. В 17 столько секунд уйдёт на то, чтобы пересчитать эти молекулы. Давайте переведём это в сутки.
161: В сутках 86400 секунд, суток будет меньше во столько раз делить на 86400, столько дней надо считать, но в году 300.
162: 65 дней. Давайте посчитаем, сколько лет делить на 365 равно я не могу это число назвать. Ну давайте сделаем вот что я разделю на миллиард это число, чтобы получить сколько
163: Миллиардов миллиардов лет разделить на 1, на 10, в 9 миллиард. Это 10. В 9 получается 3 и 8/10 миллиарда лет 3.
164: И 8/10 миллиарда лет нужно пересчитывать молекулы, которые за секунду вылетают с 1 квадратного сантиметра.
165: Это ж, это же примерно 3 часть времени существования нашей Вселенной. Вселенная существует 13 и 7/10 миллиарда лет, 13 и 7.
166: Разделить на 3 8. Это получается 3,6. То есть, если взять обратную величину, единица, делить на answer, это получается 2.
167: 8% времени существования Вселенной. Мы будем поштучно пересчитывать эти молекулы. Это фантастически большое число. Я уже не говорю о следующем значении. Насколько вы понимаете, если пересчитывать
168: Вот эти 1 и 2 на 10 18 посекундно, то это потребует времени больше, чем время существования нашей Вселенной. То есть это феноменально большие числа.
169: Вот это почти все, что я хотел вам рассказать, что осталось в заключении. На самом деле мы только прикоснулись к исследованию процесса испарения жидкости. То, что мы с вами делали, это лишь прикидка. То есть мы оценили.
170: Порядок величин вот то, что порядок числа молекул 10 в 17 стоит запомнить. Но если же вы хотите проводить строгое научное исследование, то можно повторить все это же. Но в контролируем.
171: Условиях. Мы ведь с вами не знали, какая температура воды, а это нужно измерить и можно проводить вот подобные исследования, фиксируя различные значения температуры при 20 градусах, при 30, при 40 и так далее.
172: Когда мы обдували ветром жидкость, мы не знали скорость ветра можно проводить, обдув, предварительно измерив скорость ветра при скорости ветра 1 метр в секунду, 2 метра в секунду, 3 метра в секунду, наконец.
173: Можно проводить комбинированные исследования, менять и температуру, и скорость ветра, получится огромная таблица, по которой можно построить очень красивые графики, между прочим, если кто-то хочет этим заняться.
174: Он может подготовить доклад для малой академии наук в рамках малой академии наук. Я уверен, что этот доклад понравится жюри. Вот что я хотел вам сегодня рассказать. Будьте здоровы, урок окончен.